基于6LoWPAN技术实现路灯远程控制的控制系统的制作方法

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于6lowpan技术实现路灯远程控制的控制系统。

背景技术：

6lowpan技术已经得到了很多标准的认可，并已实现了6lowpan的完整协议栈的开发、测试和应用，如contiki、tinyos。

6lowpan作为物联网的新型通信协议，其底层基于局域网规范ieee802.15.4系列，上层却加入了ipv6协议，与zigbee十分相似。不过，6lowpan区别于小规模网络适用的zigbee，不仅拥有自动转发的功能，可以实现长距离大规模的通讯，而且基于ipv6协议与tcp/ip网络进行通讯，有着ipv4不可比拟的地址优势，大大降低了运营成本。

目前，路灯的管理基于zigbee与无线mesh网的结合方式，该方式仅局限于一个管理终端控制几个节点的现状，无法实现大规模，高可靠的通信管理，因此一旦需要管理的路灯规模较大，需要对应设置不同的管理终端，导致维护成本较高且管理复杂。

技术实现要素：

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种基于6lowpan技术实现路灯远程控制的控制系统，仅需一个管理终端就能实现大规模路灯管理，具有高可靠性，并能降低维护成本。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于6lowpan技术实现路灯远程控制的控制系统，包括：

多台边界路由器，所述多台边界路由器基于6lowpan技术构建主干网络并进行通信；

多个无线节点接入装置，每一个无线节点接入装置均安装在相应的一路灯上并与一定地理区域范围内的相邻无线节点接入装置进行通信，且还能就近接入相应的边界路由器上；其中，所述多个无线节点接入装置至少有500个；

一台管理终端，所述管理终端就近接入相应的一边界路由器上，并实现对所有路灯的远程控制。

其中，所述多台边界路由器均采用高增益天线来实现远距离传输。

其中，所述高增益天线均采用ipex7dbi胶棒天线。

其中，所述多个无线节点接入装置均采用pcb天线或ipex2dbi胶棒天线实现短距离传输。

其中，所述一定地理区域范围为方圆平方1公里内。

其中，所述管理终端通过contiki编程来实现对所有路灯的远程控制。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明突破了以往zigbee协议的一个管理终端控制几个节点的现状，采用通过6lowpan技术，实现大规模，高可靠的通讯需求，实现一个管理终端控制几百乃至上千台路灯，这不仅大大节约了投资成本，也节约了维护成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。

图1为本发明实施例提供的基于6lowpan技术实现路灯远程控制的控制系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

如图1所示，为本发明实施例中，提出的一种基于6lowpan技术实现路灯远程控制的控制系统，包括：

多台边界路由器1，多台边界路由器1基于6lowpan技术构建主干网络并进行通信；其中，多台边界路由器1均采用高增益天线(如ipex7dbi胶棒天线)来实现远距离传输，确保无线网能顺利连接，最终目标达到几公里外；

多个无线节点接入装置2，每一个无线节点接入装置2均安装在相应的一路灯上并与一定地理区域范围(如方圆平方1公里)内的相邻无线节点接入装置2进行通信，且还能就近接入相应的边界路由器1上；其中，无线节点接入装置2至少有500个，且每一个无线节点接入装置均采用pcb天线或ipex2dbi胶棒天线实现短距离传输；

一台管理终端3，管理终端3就近接入相应的一边界路由器1上，并通过contiki编程来实现对所有路灯的远程控制，例如该管理终端3采用pc机或移动终端(平板电脑或手机)来对所有路灯进行开关操作及运行现状监控等。当然，不仅能实现软件控制关断。同时，在不需要控制的时候。能实现自动开关和手动控制的模式选择。

在本发明实施例中，每一台边界路由器1均基于ti公司的cc2538nf53芯片进行设计，通过cc2538nf53芯片的mcu搭建无线网络，确保无线信号能被管理终端3接收，并确保每一个无线节点接入装置2都能接收到管理终端3发送的信息。

每一个无线节点接入装置2均基于ti公司的cc2538nf11芯片进行设计，能采集到电灯的信息和环境的信息，并能反馈到管理终端3上。

管理终端3安装contiki并进行代码开发，实现对所有路灯的远程控制，具体规则如下：

contiki源文件目录可以在contiki官网下载的源代码中找到，打开contiki源文件目录，可以看到主要apps、core、cpu、doc、examples、platform、tools等目录。

core：此目录下是contiki的核心源代码，包括网络(net)、文件系统(cfs)、外部设备(dev)、链接库(lib)等等，并且包含了时钟、i/o、elf装载器、网络驱动等的抽象。

cpu：此目录下是contiki目前支持的微处理器，例如arm、avr、sp430等等。如果需要支持新的微处理器，可以在这里添加相应的源代码。

platform：此目录下是contiki支持的硬件平台，例如mx231cc、micaz、sky、win32等等。contiki的平台移植主要在这个目录下完成。这一部分的代码与相应的硬件平台相关。

apps：此目录下是一些应用程序，例如ftp、shell、webserver等等，在项目程序开发过程中可以直接使用。使用这些应用程序的方式为，在项目的makefile中，定义apps＝[应用程序名称]。在以后的示例中会具体看到如何使用apps。

examples：此目录下是针对不同平台的示例程序。smeshlink的示例程序也在其中；

doc：此目录是contiki帮助文档目录，对contiki应用程序开发很有参考价值。使用前需要先用doxygen进行编译。

tools：此目录下是开发过程中常用的一些工具，例如cfs相关的makefsdata、网络相关的tunslip、模拟器cooja和mspsim等等。

为了获得良好的可移植性，除了cpu和platform中的源代码与硬件平台相关以外，其他目录中的源代码都可能与硬件无关。编译时，根据指定的平台来链接对应的代码。

通过sourceinsight对源代码进行分析，对照开发手册，数据手册理解其含义，修改程序。通过makefile文件进行编译，自动链接相应的库函数。当然需要指定哪个编译平台进行编译。

router-node.c：这是边界路由器1的程序文件，主要是对路由功能的实现，一些接口的初始化。将板子设置成边界路由器1。

udp-unicast.c:节点主函数，网络的设置，无线数据的传输，ip的设置以及串口的传输都是在这里调用实现,在这里我们可以对pc端传来的信息进行判断，以及设计向串口传输的信息。同时，在这里可以收到下一端经过uart口发送过来的信息，这样对信息进行分析，从而反馈到管理终端3。

dbg-printf.c：printf结构的构建，write_str函数写操作，提取tx数据的长度。相关接口函数printf，write_str，format_str_v。

dbg.c：写操作的具体实现代码，一位位的对数据写入，相关接口函数dbg_send_bytes，putchar，write_byte。

uart.c：写操作的底层代码，各种uart的初始化，标志位，波特率，中断都在这里有对应的接口函数可以进行设置，也是主要修改的地方。寄存器的方向，数据写入都是在这里进行的。当然重要调用的uart.h，gpio.h，reg.h，分别对应的是uart操作，io口操作。而reg.h文件里面是reg(x)的调用函数，是把指针指向寄存器地址，从而达到对寄存器进行修改的作用。相关接口函数uart_write_byte。

在一个实施例中，在管理终端3和边界路由器1上进行测试及分析，具体如下：

1、生成路由文件：在ubuntu的terminal里cd到thingsquare-□rmware/examples/router-node目录下，通过命令maketarget＝eth2538router-node.bin编译生成可执行bin文件；其中，target＝eth2538指的是thingsquare-firmware/platform/eth2538；

2、生成节点文件：在ubuntu的terminal里cd到thingsquare-firmware/examples/udp-unicast目录下，通过命令maketarget＝thsq-cc2538dkudp-unicast.bin编译生成可执行bin文件；其中，target＝thsq-cc2538dk指的是thingsquare-firmware/platform/thsq-cc2538dk；

3、通过j-link分别将router-nod.bin、udp-unicast.bin烧写到cc2538dk中；

4、将烧写router-node的cc2538dk与以太网模块连接，用网线将以太网模块与边界路由器相连；

5、cc2538dk插上usb线并打开串口，将烧写udp-unicast的cc2538dk插上usb线打开串口：gotarplroute加入到边界路由器；

6.在管理终端上，打开软件sokit.exe，点击udp侦听(管理终端与边界路由器在同一个ip段里)。可以看到右边显示了边界路由器的ipv4地址与连接的对象，如果有多个节点加入，则会显示多个连接对象。收发记录则显示了节点向边界路由器发送的消息；

7、同时输入想要发出的内容比如：“hellodevice”，可以看到在节点串口打印出的信息；

8、如果有多个连接对象，则在当前连接下，选择要发送的对象节点。

从实验结果不难发现已经实现基本的功能模块，同时我们将若干个节点拿到室外测试，达到了几百米的传输，最远端大概有1s左右的延迟，这是低增益天线所达到的结果，相信如果换上高增益天线的话，传输范围能得到极大的提升。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明突破了以往zigbee协议的一个管理终端控制几个节点的现状，采用通过6lowpan技术，实现大规模，高可靠的通讯需求，实现一个管理终端控制几百乃至上千台路灯，这不仅大大节约了投资成本，也节约了维护成本。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。